引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接

石彩玲，郭　岩

(西安机电信息技术研究所，陕西 西安　710065)



引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接

石彩玲，郭岩

(西安机电信息技术研究所，陕西 西安710065)

0引言

破甲弹是反坦克不可少的主用弹种，为了使有限的弹药基数应付不同目标，要求破甲弹发展为多用途弹，在保证破甲的前提下兼顾杀伤敌其他目标。多用途弹通过近炸实现高效毁伤，无线电探测器需放置在弹丸头部以探测目标提供的信息，为提高瞬发度、保证破甲深度、尽量减少射流通路上的障碍，其配用的无线电近炸引信采用弹头探测弹底起爆模式，将经引信头部探测到并处理过的多种信号通过多根导线传输到引信底部。无线电近炸引信头部结构复杂，采用插接式连接方法不如螺纹联接牢靠，在引信头部与多用途弹头螺装配时会使导线扭结，可能造成破损，不能保证引信与弹合装后的各项性能。本文针对此问题，提出了引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接方法。

1引信的传统接电方法

1.1插接式连接方法

瞬发度要求高的破甲弹一般配用弹头激发、弹底起爆模式的引信，主要功能为瞬发或擦地炸，主要对付装甲目标。该类引信由头部和尾部两大部分组成，多为触发引信。引信头部和尾部采用插接连接，位于引信头部中心位置的导线(一根)从弹丸内预留过线孔(一个)中穿过后接入引信尾部的接电线路(弹体为另一极)，再通过引信头与弹丸头部螺纹装配固紧引信头部，装配过程中引信头部不旋转。插接连接方式如图1[1]所示，引信头部如图2[2]所示。

1.2接触装定方法

早期电子时间引信与装定器为独立的两部分、配套使用，先在引信外带有清晰数字显示的装定器上设好时间，然后将装定器中的导向锥体套在引信头上，装定器中的触针就自动与引信头部对应的装定环相接触，编码被传递给引信，不需要方向定位[2-3]。电子时间引信为弹头引信，与弹的结合状态不影响装定器对电子时间引信的装定。装定器的导向锥体、触针如图3所示，装定环如图4所示。

图1　插接式连接方法示意图Fig.1　Schematic view of plugtype connection method

图2　引信头部Fig.2　Fuze head

图3　装定器导向锥体、触针示意图Fig.3　Schematic view ofsetter guide cone and stylus

图4　引信头部装定环Fig.4　Fuze setting ring head

1.3触针导电方法

一种机电一体化安全和解除保险装置设想装配在战斗部内，位于盖板下端的触针与机电一体化装置顶部的接电环接触，盖板通过螺钉与战斗部固紧。其结构示意图见图5，接电环见图6。

1.4无线电近炸引信接电分析

配用于多用途弹的无线电近炸引信应具有瞬发、触发、近炸和擦地炸等多项功能，引信头部与底部分别位于多用途弹的头部与底部，引信头部由探测器、电池和信号处理器等组成，底部由安全系统和传爆序列组成。经引信头部探测到并处理过的多种信号需通过4根导线从弹体内预留过线孔(多个)中穿过后传输给引信底部，控制引信起爆弹丸。多用途弹由头螺、弹体和底螺等组成，过线孔位于弹体上，头螺与弹体、引信头部与头螺间均通过螺纹联接，引信头部与弹体上的过线孔无法定位。引信与弹连接如图7所示。

采用插接式连接方法，总装工艺复杂，无法保证产品装配状态一致，易错装，导线也可能交叉受损，不能保证将多种信号同时可靠地传递给引信底部；无线电近炸引信头部结构复杂、调试测试程序多，若检测到导线受损，需更换引信头部，将增加引信制造成本。

无线电近炸引信采用弹头探测弹底起爆模式，引信头部与底部分别位于弹丸的头部和底部，需通过弹丸连成一体，引信头部与弹丸头螺通过螺纹联接、装配位置具有不确定性，不适用接触装定方法。

采用触针导电方法，在发射瞬间后座过载的作用下，触针打击接线板可能造成接线板受损，导致接电不可靠；出炮口后，在章动力、爬行力的作用下，触针可能离开接线板，导致接电不可靠。

图5　结构示意图Fig.5　Structure diagram

图6　S/A装置上端面接电环Fig.6　Circuit board onthe end face of S&A

图7　无线电近炸引信与弹连接示意图Fig.7　Connectiondiagram of radio proximityfuze and projectile

2引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接

对多用途无线电近炸引信在发射及撞击硬目标过程中的受力情况进行分析，采用接触装定方法不需要方向定位的设计思路，设计了一种引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接，引信由头部、接电传输器和底部三部分组成。接电环-弹簧销电连接由接电环、接电传输器组成，接电环固定在引信头部底端面，接电传输器为独立部件。应用时，先将接电传输器装入多用途弹头部，通过专用零件固紧；再将接电传输器上的导线与装入多用途弹底部的引信底部对应接口连接；最后将引信头部拧入多用途弹头部。若装配过程出现导线受损情况，只需更换接电传输器，装配简单、便于维护。其实体模型如图8所示。

图8　接电环-弹簧销电连接模型Fig.8　Electric connection model of circuitboard and spring pin

接电环位于引信头部，采用印制板材料制作，其上带有4圈(根据实际应用可变)同心导电圆环及与之对应相通的导电孔，根据需要还可设置测试用孔，如图9所示。

图9　接电环示意图Fig.9　Schematic view of circuit board

接电传输器由数量与同心导电圆环圈数对应的导电组件、接电座、压片、导线等组成。

导电组件由勺形圆柱体导电套、导电簧和导电销组成，导电簧放置在导电套的勺体内、下端伸进导电套的定位孔中并焊接，导电销的沉孔端套在导电套中的导电簧上。

压片与导电销位置对准后放置在接电座的圆形凹窝上并通过连接件与接电座固连，导电销的小端从压片上对应的过孔中伸出，其位置对应于接电环上相应导电圆环的中心。

引信头部的各种信号对应传递到接电环的相应导电圆环上，各导电圆环上的信息再依次通过导电组件、导线传输到引信底部的起爆控制电路，控制引信起爆弹丸。引信头部拧入弹丸时，接电传输器上导电组件内的导电簧受压变形产生抗力，保证导电销与接电环上的导电圆环在弹丸飞行过程中接触可靠、稳定。

3理论分析及试验验证

上炮发射时，引信受到后坐力作用，若接电传输器强度不满足射击要求，则不能保证引信头部与底部之间电气信号的可靠传输，引信各种功能无法实现。最大后坐过载系数[4]为：

(1)

式(1)中，K1为最大后坐过载系数；FSmax为最大后座力；P为引信零件的重量。

最大工作应力[5]为：

(2)

式(2)中，σmax为最大工作应力；Nmax为最大轴力；A为危险截面面积。

接电传输器在弹丸发射时危险截面的最大工作应力为：

(3)

对几种非金属材料性能进行比较后，选用热固型塑料为接电座材料，其许用应力[σ]=800 kgf/cm2[6]。经计算，σmax=192 kgf/cm2<[σ]，接电传输器强度满足发射环境要求。

引信头部与多用途弹装配到位压缩导电簧变形，其变形产生的抗力应保证导电销与接电环在弹丸飞行过程中可靠接触。根据总体分配尺寸设计：导电簧簧丝直径0.35 mm，自由高度10 mm，全压缩高度≤2.45 mm。弹簧刚度[4]为：

(4)

(5)

式(5)中，R为弹簧抗力；λ为弹簧的变形量。

产品装配到位时导电簧高3.56~5.19 mm，经计算，产生的弹簧抗力约为13~8.85 N。

引信出炮口后受离心力、章动力和爬行力作用，导电簧和导电销轴向运动、径向无活动空间，离心力不影响导电销与接电环可靠接触；章动力、爬行力与弹簧抗力方向相同，不影响导电销与接电环可靠接触。弹道振动产生的加速度经验值最大约200g,作用力为F=ma,F为零件所受作用力；m为零件质量；a为加速度。

计算知弹道振动产生的作用力为0.686 N<8.85 N，在其全部作用在弹簧上、方向与弹簧抗力方向相反的最不利情况下，不影响导电销与接电环可靠接触。实验室检验表明导电销运动灵活。

经大量靶场射击试验，发火率达97.6%，经理论分析、试验验证，可排除接电环-弹簧销电连接传输信号不可靠的因素。实验室检验与靶场试验表明接电传输器强度满足使用要求，接电环-弹簧销电连接传输信号可靠。

4结论

本文提出了引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接方法。该连接方法由接电环和接电传输器组成，在引信头部与多用途弹螺纹联接、上下相对转动时弹簧销与接电环保持接触，保证各条线路畅通。实验室检验与靶场试验表明：接电环-弹簧销电连接传输信号具有良好的强度及接电可靠性，能实现多种信号的可靠传输，可解决结构复杂的无线电近炸引信头部探测与信号处理系统和底部起爆控制电路之间的电气连接问题，充分发挥多用途弹射流的破甲威力。

参考文献:

[1]胡风年,潘铁牛.引信技术实践[M].北京:国防工业出版社,1989:339.

[2]张龙山.引信技术概论[Z].西安:西安机电信息技术研究所,2011:47,57.

[3]田锡尊.通用电子时间引信及其装定器的研究[J].探测与控制学报,1983(3):6-9.

[4]引信工程设计手册编写组.GJB/Z 135-2002 引信工程设计手册[S].北京:总装备部军标出版发行部,2003.

[5]王三一,张文,秦冬祺,等.材料力学[M].山西:高校联合出版社,1991:17.

[6]机械工程材料标准实用手册编辑组.机械工程材料标准实用手册[M].北京:兵器标准化研究所,1987:869.

版 权 声 明

凡稿件被本刊录用,即视为作者同意将该论文的复制权、发行权、信息网络传播权、翻译权、汇编权等权利在全世界范围内转让给本刊。本刊已许可中文科技期刊数据库、万方数据数字化期刊群、中国知网(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)和超星域出版系统在其各自的系列数据库产品中以数字化方式复制、汇编、发行及在信息网络传播本刊全文。作者著作权使用费和稿酬一并支付(即包括印刷版、光盘版和网络版各种使用方式的报酬)。如作者对本声明持有异议,请在投稿时说明。

本刊编辑部

摘要:针对弹头探测弹底起爆无线电近炸引信在上紧头螺时导线扭结，可能造成破损的问题，提出了引信螺纹联接部件间的接电环-弹簧销电连接方法。该连接方法由位于引信头部的接电环和独立的接电传输器组成，接电传输器上的多个弹簧销分别与接电环上对应的导电圆环保持接触，保证各条线路畅通。理论分析和试验表明：该电连接装配简单，传输信号具有良好的强度及接电可靠性，在引信头部与多用途弹螺纹联接、上下相对转动时导线不会扭结受损，能够实现多种信号的可靠传输。

关键词:无线电近炸引信；弹头探测；弹底起爆；电气连接

Electrical Connection of Screw Thread Join Components of FuzeSHI Cailing，GUO Yan

(Xi’an Institute of Electromechanical Information Technology，Xi’an 710065，China)

Abstract:On the issues of the damage caused by connecting lead kinking when tighten the head screw of point detecting and base detonating radio proximity fuze, electric connection scheme of circuit board and spring pin between screw thread join components of fuze was proposed. The connection scheme consisted of circuit board located at nose of fuze and stand-alone electrical carrier, multiple spring pins on electrical carrier connect with relative conductive ring on the circuit board respectively ensured every line was open. Theoretical analysis and experiment showed that the electric connection scheme was easy to assemble, transmit signal was of good strength as well as the capability of electrical contacting was reliable. Here the lead could not be kinked and damaged for the nose of fuze connects with multiple purpose projectile with screw threaded which rotated up and down relatively, therefore, it was realized the reliability of multiple signal transmission.

Key words:radio proximity fuze; point detecting; base detonating; electrical connection

中图分类号:TJ430

文章标志码:A

文章编号:1008-1194(2015)06-0021-04

作者简介:石彩玲(1972—),女，陕西西安人，硕士，高工，研究方向：引信总体技术。E-mail：23316880@qq.com。

*收稿日期:2015-07-20